专利名称：用于高密度印刷头的粘合硅结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨印刷设备领域，以及更具体地，涉及高密度压电式喷墨印刷头以及包括高密度压电式喷墨印刷头的印刷机。
背景技术：
按需喷墨技术广泛地应用于印刷工业中。使用按需喷墨技术的印刷机可以使用热喷墨技术或者压电技术。虽然压电喷墨器比热喷墨器制造更昂贵，但是由于它们可以使用更加广泛多样的墨以及可以消除焦化问题，因而压电喷墨器通常更受青睐。压电式喷墨印刷头通常包括有弹性的膜片，该膜片由例如不锈钢制造而成。压电式喷墨印刷头还可以包括独立的压电式换能器(即PZT或者致动器)阵列，该压电式换能器连接到所述膜片。其他结构可以包括一个或更多的激光图案化电介质绝缘层和柔性印刷电路(柔性电路)或者印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板与每个换能器电耦合。印刷头可以进一步包括主板、出口板、以及孔板，这些板中的每一种都可以由不锈钢制造而成。此外，印刷头可以包括诸如激光图案化粘合剂层等各种粘合剂层，所述粘合剂层将每个结构粘结在一起，并且提供从墨贮存器开始，穿过印刷头，并穿出孔径板内的多个喷嘴输出的墨通路。在压电式印刷头使用期间，通常是通过将压电式换能器与电耦合到电压源的柔性电路电极的电连接，将电压施加压电式换能器，从而引起压电式换能器挠曲或偏斜，进而导致膜片的弯曲。由压电式换能器引起的膜片弯曲使一些墨从腔内穿过孔板内的特定的喷嘴(即一个或更多开口)喷出。该弯曲进一步将墨从主要的墨贮存器穿过开口吸入到腔内，从而替换已经喷出的墨。随着印刷头的分辨率和密度的增加，可以用来提供电连接的区域减少。在该印刷头内的诸如墨供给结构和电连接之类的其他功能件的布线竞争该减少了的空间并且限制了所使用的材料的类 型。例如，当前用于使用600点每英寸(DPI)印刷头的技术可以包括在柔性电路板上的并行的电迹线(trace)，每个迹线电连接到柔性电路的焊盘阵列(即电极阵列)的焊盘(即电极)上。该并行的迹线可以具有38微米(ym)的间距和16i!m的迹线宽度，因此在每个迹线之间留下了 22 的空间。随着印刷头密度的增加，当前的柔性电路设计实践将要求迹线和焊盘的构造具有更严格的公差和更小的特征尺寸。用于制造可以具有改进的可靠性、产量和可伸缩性的印刷头的方法以及通过该方法制造的印刷头将是符合需要的。
发明内容
本发明的一个实施方式可以包括用于形成具有多个换能器的印刷头喷射器叠摞的方法，所述方法包括在半导体衬底上形成金属层，在所述金属层上形成压电层，以及在所述压电层上形成导电层。可以蚀刻所述导电层从而形成用于多个换能器的多个换能器顶部电极。进一步地，可以蚀刻所述压电层，从而形成用于多个换能器的多个压电元件，以及可以蚀刻所述半导体衬底，从而由所述半导体衬底形成用于所述印刷头喷射器叠摞的主板。
在另一个实施方式中，印刷头喷射器叠摞可以包括多个换能器，其中该印刷头喷射器叠摞包括半导体衬底主板、覆盖在所述半导体衬底主板上的膜片、覆盖在所述膜片上的有图案的压电层、以及覆盖在所述有图案的压电层上的有图案的导电层。在一个实施方式中，所述膜片包括所述多个换能器的导电底部电极，所述有图案的压电层包括用于多个换能器的多个压电元件，以及所述有图案的导电层包括用于多个换能器的多个顶部电极。在另一实施方式中，所述印刷头喷射器叠摞还包括:多个导电焊盘，一个导电焊盘电耦合到所述多个换能器中的每个换能器；以及多个导电迹线，一个迹线电耦合到所述多个焊盘中的每个导电焊盘，其中所述多个导电焊盘和所述多个导电迹线为化学气相沉积(CVD)金属和溅射金属中的每一个。在本发明的另一个实施方式中，印刷机可以包括印刷头，该印刷头具有印刷头喷射器叠摞。该印刷头喷射器叠摞可以包括多个换能器、半导体衬底主板、覆盖在所述半导体衬底主板上的膜片、覆盖在所述膜片上的有图案的压电层、以及覆盖在所述有图案的压电层上的有图案的导电层。在一个实施方式中，所述膜片包括所述多个换能器的导电底部电极，所述有图案的压电层包括用于所述多个换能器的多个压电元件，以及所述有图案的导电层包括用于所述多个换能器的多个顶部电极。该印刷机可以进一步包括围绕所述印刷头的印刷机外壳。
图1-11为描述用于根据本发明的实施方式所述的喷墨印刷头的处理中的结构的横截面；图12为包括根据本发明的实施方式所述的喷墨印刷头的印刷机的透视图；以及图13-15为描述用于根据本发明的另外的实施方式所述的喷墨印刷头的处理中的结构的横截面以及图16为其俯视图。应当指出的是，这些图的一些细节已经简化，并且其绘制没有保持严格的结构精确度、细节以及比例，以帮助理解本发明。
具体实施例方式除非另有说明，此处使用的术语“印刷机”包括为了任何目的执行印刷输出功能的任何装置，例如数字复印机、装订机、传真机、多功能机、绘图机等等。压电式印刷头的设计具有各种各样的失效模式是公知的。例如，多重的材料和叠层结构可以很容易分离或分层，这可以导致墨泄露并且腐蚀到达压电式换能器的电连接。进一步地，污染物可以阻塞喷嘴并导致降低印刷质量。此外，有图案的粘合剂层和隔开层(standoff layers)不对齐可以限制墨流动穿过墨通道。在印刷头的整个寿命期间，由温度周期变化和其他诱导应力引起的故障可以消极地影响其可靠性。此外，铺设单独的迹线(即导线)到柔性电路板或PCB上的每个压电式换能器的空间是有限的。随着压电式换能器的数量增加以提供更高分辨率的印刷头，在可利用的空间内提供增加数量的迹线变得更加困难。本发明的一个实施方式可以包括使用诸如半导体晶片装配制造技术等半导体设备(微电子的)制造技术形成各种机电印刷头结构。例如，如在以下所详细描述的，由蚀刻过的半导体衬底制造的结构可以替换传统的不锈钢主板。形成的覆盖半导体衬底的金属层可以替换传统的不锈钢膜片。通过使用包括半导体设备金属化技术的工艺可以提供各种导电焊盘和导电迹线，该导电焊盘和导电迹线通常通过使用柔性电路或PCB形成。通常，诸如光学光刻，硅、金属和电介质蚀刻，化学气相沉积(CVD)，喷溅涂覆法等半导体设备制造技术的使用可以提供高密度印刷头和使用该高密度印刷头的印刷机。使用半导体设备加工技术形成的这些材料比传统的结构是较少可能分层的。图1-11描述了本发明的一个实施方式。图1描述了半导体衬底10，该半导体衬底10可以是诸如硅晶片、镓晶片等半导体晶片。在另一个实施方式中，半导体衬底10可以是硅外延层、石英、陶瓷、玻璃以及这些材料的复合材料。除非另有说明，此处使用的术语“半导体衬底”将包括以上这些材料中的任何一种。应理解，半导体衬底10还可以是半导体晶片切块(section)或者具有合适尺寸的其他材料。这些材料可以从例如半导体晶片切割而来，或者形成具有不需要切割的合适的尺寸。半导体衬底10可以包括各种各样的其他结构，例如导体结构、电介质结构、或者为简化起见没有描述的掺杂区。在这个过程的这一点上，半导体衬底10可以具有约200 ii m和约600 U m之间的厚度，具体取决于特定的设计。在一个实施方式中，晶片厚度可以在约500 ii m和约600 ii m之间。在另一个实施方式中，晶片厚度可以在约200iim和约300 iim之间，例如约250 y m，或者另一个适当的厚度。半导体层将作为以下所描述的完整的印刷头喷射器叠摞的主板的至少部分运行。如图1所描述的，使用诸如材料沉积或通过氧化硅晶片生长二氧化硅之类的已知技术，在半导体衬底上形成诸如二氧化硅或氮化硅等覆盖(blanket)电介质蚀刻终止层12。蚀刻终止层12可以生长在硅晶片上或者沉积在半导体衬底10上，并且达到约Iym和约IOym之间的厚度，或者其他合适的厚度。在另一个实施方式中，结构12可以例如使用硼植入在半导体衬底10内以提供掺杂区，该掺杂区提供蚀刻终止层，使得该蚀刻停止层不用增加到该结构的厚度。随后，在半导体衬底10的表面上和蚀刻终止层12上形成覆盖金属层14，使得蚀刻终止层12介于覆盖金属层14和半导体衬底10之间。通过使用例如喷溅涂覆法或者化学气相沉积(CVD)，覆盖金属层14可以形成大约5 u m到大约10 y m之间，或者从大约7 u m到大约8 u m的厚度，或者另外的合适的厚度。在一个实施方式中，金属层14可以包括镍、铬、或者钛、这些金属的合金和/或组合物、或者其他合适的金属。在另一个实施方式中，金属层14可以包括不同的金属的多个层。金属层14可以包括诸如一个或更多粘合层等其他层，该粘合层通过物理方式接触蚀刻终止层12从而确保金属层14和蚀刻终止层12之间的粘合，或者在主要的核心金属层的顶部形成，从而确保粘附到后面的层。金属层14可以作为完整的印刷头喷射器叠摞的膜片的至少部分运行以及作为以下所述的每个压电式换能器的底部电极(即底板或者底部电容器板)运行。金属层14和蚀刻终止层12的任何一个或两者都可以在这一阶段或者在其他处理阶段图案化，从而形成墨排放口，该墨排放口用于让墨流过整个印刷头的膜片。通过膜片形成墨排放口的处理阶段将取决于特定的印刷头设计。在形成与图1所描述的相似的结构之后，在如图2所描述的金属层14上形成压电层20。压电层20可以是例如粘合到金属层14的锆钛酸铅的单片层。在另一个实施方式中，压电层20可以是膜，该膜通过使用例如溶胶-凝胶工艺进行化学沉积而成。在又一个实施方式中，压电层20可以通过使用例如喷溅涂覆工艺进行机械沉积而成。还可以使用其他合适的处理技术。在一个实施方式中，压电层20可以加工成大约5 ii m至大约50 ii m之间的厚度，或者另外合适的厚度。压电层20将作为以下所述的换能器的压电层运行。随后，例如通过使用回蚀、磨削、或抛光处理，可以减少半导体衬底10的厚度，从而形成图3的结构。半导体衬底10的厚度的减少形成了具有适合用作喷射器叠摞主板的厚度的结构。在一个实施方式中，半导体衬底10的厚度可以减少到约50 ii m和约125 iim之间，或者约75 ii m和约IOOiim之间。在印刷头的初期制造之后,减少半导体衬底的厚度可以降低对易碎的晶片的损害。在印刷头的制造过程中，或迟或早，还可以确定晶片的最终厚度。随后，在图4所描述的压电层20上形成导电层40。导电层40可以包括镍、金、铝、一种或更多的合金或其他合适的材料的一个或更多的层。在一个实施方式中，在压电层20上可以形成粘合层(为简化起见没有单独描述)，从而提高导电层40到压电层20的粘附性。在一个实施方式中，导电层40可以在约0.05 ii m和约2.0 ii m的厚度之间，并且可以通过使用喷溅涂覆法、CVD、或者另外的合适的方法形成。导电层40可以作为在完整的喷射器叠摞之内的压电式换能器阵列的每个换能器的顶部电极(顶板或者顶部电容器板)运行。图4进一步描述了在导电层40上的有图案的掩膜层42，例如可以通过使用光学光刻形成的有图案的光刻胶掩膜。在形成与图4所描述的相似的结构之后，可以实施蚀刻来去除导电层40和压电层20的暴露部分，并且在金属层14上停止，从而形成图5的结构。在一个实施方式中，第一蚀刻可以去除导电层40以及不同的第二蚀刻可以去除压电层20以有选择地到达导电层40和金属层14。在另一个实施方式中，可以实施单独的蚀刻来去除导电层40和压电层20的暴露部分并且停止在金属层14上。在金属层14上的停止可以通过定时蚀刻的使用或者通过蚀刻化学过程(etch chemistry)的使用来实施,所述蚀刻化学过程去除导电层40和压电层20以选择地到达金属层14。所述蚀刻将导电层40和压电层20分离成单独的压电元件，该单独的压电元件将作为用于压电式换能器的电容器电介质运行。图4的导电层40提供图5的单个的换能器顶部电极40，而压电层20提供用于每个换能器的压电材料。金属层14可以提供用于在完整的结构中的每个换能器的底部电极。因此每个换能器可以包括顶部电极40、电介质20和底部电极14。随后，可以去除有图案的掩膜层42并且在每个换能器顶部电极40上形成有图案的导体层(导体)60。导体60可以包括多个导电块，一个或更多的导电块在图6所描述的每个换能器顶部电极40上。导体60可以由诸如焊料之类的金属制成。在一个实施方式中，可以将导体60当作导电胶(如银填充膏)分配到每个换能器顶部电极40。在这个处理阶段期间，或者在当前的处理阶段之前或之后可以形成导体60。图6描述了两个完整的压电元件20A、20B和一个部分压电元件20C的横截面。每个换能器包括底部电极14、压电元件20和顶部电极40。要理解的是，换能器阵列可以包括几百个换能器的栅极(grid)。然后，例如通过使用光刻胶层的光学光刻或者诸如镂空等其他合适的工艺，在图7所描述的半导体衬底10上形成有图案的掩膜70。该有图案的掩膜70暴露了在所描述的压电材料20下面的位置的半导体衬底10。
随后，通过使用掩膜70作为图样可以蚀刻半导体衬底10。可以使用化学蚀刻来将半导体衬底10的材料(例如硅)去除以有选择地到达蚀刻终止层12的材料(例如，二氧化硅、氮化硅、或者衬底的硼掺杂物)。在另一个实施方式中，可以使用定时蚀刻，该定时蚀刻可以在蚀刻终止层12暴露之后结束。该蚀刻图案化了图7的半导体衬底10从而提供图8所描述的有图案的喷射器叠摞主板80。在移动有图案的掩膜70之后，可以留下与图8所描述的结构相似的结构。然后，可以在图8的结构上实施附加的处理，该处理可以包括使用粘合剂92将进口 /出口板90粘附到主板80。进一步地，具有多个喷嘴96的孔板94可以通过使用粘合剂98粘附到进口 /出口板90，从而产生与图9所描述的结构相似的结构。进口 /出口板90和孔板94可以由不锈钢或者另外的合适的材料加工而成。然后，可以将有图案的隔开层100粘附到图10所描述的图9的结构的顶面。有图案的隔开层100可以包括一个或更多的电介质层，该电介质层例如已经使用激光镂空，从而提供用于暴露导体60和换能器顶部电极40的开口。包括多个导电焊盘102、导电迹线104、以及一个或更多的电介质层106的柔性电路可以通过物理方式和可导电方式粘附到图10所描述的图9的结构上。导电焊盘102可以通过物理方式与导体60接触，然后使用合适的技术加热和冷却(对于金属或焊料导电块)、或者固化(对于导电胶)导体60，从而通过导体60的使用，将多个柔性电路板焊盘102电耦合到多个换能器顶部电极40。因此可以通过柔性电路的迹线104单独地访问在换能器阵列内的多数换能器。可以实施任何附加的处理来完成图10所描述的喷射器叠摞108。然后，可以将歧管(manifold)llO结合到喷射器叠摞108的上表面，这是通过物理方式将歧管110连结到喷射器叠摞108。歧管110的连结可以包括诸如粘合剂等不漏的密封连接物112的使用，从而形成图11所描绘的喷墨印刷头114。喷墨印刷头114可以包括墨贮存器116，该墨贮存器116通过歧管110的表面和喷射器叠摞108的上表面形成，用于存储大量的墨。来自墨贮存器116的墨被释放穿过喷射器叠摞108内的排放口(没有单独描绘)，其中通过穿过柔性电路板106、隔开层100、膜片14、以及蚀刻终止层12的连续的开口部分地形成该墨排放口。需要理解的是，图11是简化的视图。实际的印刷头可以包括图11没有描述的各种结构和不同方面，例如为了解释的简单，没有描述朝左和朝右的额外的结构。在使用中，在印刷头114的歧管110内的墨贮存器116包括一定容积的墨。可以使用印刷头的初始启动来引起墨从墨贮存器116流出，穿过在喷射器叠摞108内的墨排放口(没有单独描绘)。响应于置于迹线104上的电压122转移到柔性电路焊盘阵列的焊盘102、到导体60、到压电式电极顶板40，每个压电式换能器将在合适的时间弯曲或者偏转作为回应。换能器的偏转引起膜片14挠曲，从而在喷射器叠摞108内的腔124中产生压力脉冲，使墨滴排出喷嘴96。因此，以上所描述的方法和结构形成用于喷墨印刷机的喷射器叠摞108。在一个实施方式中，喷射器叠摞108可以作为图12所描绘的喷墨印刷头114的部分使用。图12描绘了印刷机120，该印刷机120包括一个或更多的印刷头114和墨132，根据本发明的实施方式，墨132从一个或更多的喷嘴96喷射出。每个印刷头114配置为根据数字指令运转，从而在诸如纸张、塑料等印刷介质134上创建所需的图像。每个印刷头114可以在扫描运动中相对于印刷介质134来回移动，从而生成成幅的图像。替代地，印刷头114可以保持固定，然后印刷介质134相对于印刷头移动，在单个工次(pass)中生成和印刷头114 一样宽的图像。印刷头114可以比印刷介质134更窄，或者可以和印刷介质134—样宽。包括印刷头114的印刷机硬件可以封装在印刷机外壳136内。在另一个实施方式中，印刷头114可以印刷到诸如旋转的鼓或带(为简化起见没有描述)等中间表面上，随后传送到印刷介质上。图13-16描绘了本发明的另一个实施方式。在这个实施方式中，通过使用半导体设备制造技术，通常可以替换由柔性电路板或PCB提供的一些或所有的迹线和/或金属化焊盘。在一个实施方式中，除了省略了导体60，可以形成与图9所描述的结构相似的结构。如图13所描绘的，可以设置平坦电介质间隙层130以提供总体上平坦的上表面。电介质间隙层130可以包括例如聚酰亚胺、聚合物、二氧化硅、诸如SU-8之类的光敏环氧树脂、苯并环丁烯(BCB)、光刻胶等。在这个实施方式中，可以形成电介质间隙层130来覆盖所描绘的所有设备结构，包括压电式换能器顶部电极40。同样在这个实施方式中，在相邻的换能器之间形成电介质间隙层130。然后，例如使用光学光刻来图案化光刻胶层，以形成有图案的掩膜层132，使得有图案的掩膜层132包括暴露每个电压式换能器顶板40的部分的开口。取决于设备的设计，掩膜层132可以包括其他开口，从而暴露其他设备结构以形成其他特征，例如穿过膜片14的墨排放开口(为简化起见没有描绘)，在印刷期间墨能通过该开口。实施蚀刻来去除暴露的电介质间隙层130，然后去除掩膜132形成图14所描绘的有图案的电介质间隙层130。然后，形成诸如铝、铜、或铝制/铜制叠摞之类的覆盖金属层140来接触换能器顶部电极40。为简单起见，图14将覆盖金属层140描绘为平面，但是可以理解的是覆盖金属层140可以是共形的。随后，使用例如光学光刻来图案化光刻胶层，形成有图案的掩膜层142。有图案的掩膜层142可以用于定义(define)触体(即焊盘)到换能器顶部电极40以及导电迹线，从而将电压传送到触体，并且因此传送到换能器顶部电极。在其他位置的掩膜142内的开口可以用来使任何先前形成的排放口(为简化起见没有描述)畅通。然后，蚀刻图14的结构，以及去除掩膜142，从而形成图15的结构，图15描绘了由金属层140形成的焊盘150和迹线152。图16是图15的结构的俯视图，但是描绘了半导体衬底10的更大的区域。图16的结构包括换能器的4x4阵列(array)，但是应理解的是可以形成栅格，该栅格包括更多的换能器阵列，例如1200或更多的换能器。在图16中，迹线152可以在迹线152的第一末端与焊盘150电耦合，以及迹线152可以在每个迹线的第二末端与焊盘160电耦合。因此，每个迹线152在设备操作期间可以在焊盘150和焊盘160之间传送电压。在每个迹线152的第二末端的焊盘160可以位于诸如专用集成电路(ASIC) 162等半导体设备下，因此该焊盘160将不会显示在图16的结构中，但是描述出来，便于解释。通过使用诸如球栅阵列(BGA)或凸管将ASIC 162上的焊盘(为简单起见没有描绘)电耦合到在每个迹线152的第二末端的焊盘160，可以将ASIC 162倒装芯片安装在半导体衬底10上。此外，迹线或控制线路164在焊盘160和焊盘166之间传递信号，焊盘160和焊盘166可以沿着衬底10的边缘定位。反过来，焊盘166可以连接到柔性电路(为简单起见没有描述)并且按路线连接到驱动器板(为简单起见没有描述)。因此，使用多个迹线152和多个焊盘150，通过驱动板和/或ASIC 162可以单独地访问每个换能器。如上所述，每个焊盘150与换能器顶部电极40电耦合。ASIC 162可以包括额外的焊盘，以接收来自驱动器板的额外的操作信号，并且可以提供诸如逻辑和控制功能等其他功能。可以使用图13-16的实施方式来形成非常小的焊盘150，160, 166，非常窄的迹线152, 164,以及高分辨率印刷头。通过使用诸如光刻法、金属化(例如喷溅涂覆法和CVD)以及蚀刻技术之类的半导体设备处理技术能够形成非常小的特征，从而形成集成设备。在这个实施方式中，可以通过控制线路164到ASIC 162来执行输入/输出功能。控制线164的数量可以远远少于来自换能器阵列的输出152的导线数。当来自换能器数组的导线数等于或约等于换能器的数量时，ASIC 162可以通过20或24的导线数来访问。此外，使用传统方法形成的迹线可以有约38 y m的间距，然而使用光刻技术形成的迹线可以有约3 u m的间距，具体取决于设备形貌以及其他因素。进一步地，通过消除粘合剂和它们的粘合/固化操作，可以实现产量的提高。可以减少或者消除这些结构的分层。进一步地，因为相比于传统印刷头的处理，净化室处理已经减少了污染，因而可以减少诸如喷嘴阻塞等失效模式。进一步地，与使用传统技术制造的印刷头相比，使用此处讨论的制造技术，与温度周期变化有关的故障预期会减少。与现有方法相比，这种方法的优势包括用于非常小的特征尺寸的可能性。可以通过将组件、材料和组装阶段的硅处理外包给一些半导体晶片制造设备的承包商(铸造厂)中的任何一个，从而简化生产工艺。额外的益处包括允许甚至更高的密度的增加的分辨率，以及通过消除激光切割零部件而改进的清洁度。通过消除诸如PZT分层的许多当前的失效模式以及墨在腔室之间的渗漏，可以提高产量。通过高度可重复的半导体制造过程，可以改进印刷头均匀性，可能允许消除印刷头归一化。此外，通过简化材料设置，可以改进和墨以及喷墨印刷头的其他典型的环境材料的兼容性。
权利要求
1.一种用于形成印刷头喷射器叠摞的方法，所述印刷头喷射器叠摞包括多个换能器，所述方法包括: 在半导体衬底上形成金属层； 在所述金属层上形成压电层； 在所述压电层上形成导电层； 蚀刻所述导电层，以形成用于所述多个换能器的多个换能器顶部电极； 蚀刻所述压电层，以形成用于所述多个换能器的多个压电元件；以及 蚀刻所述半导体衬底，以由所述半导体衬底形成用于所述印刷头喷射器叠摞的主板。
2.如权利要求1所述的方法，还包括: 在所述半导体衬底上形成所述金属层，从而形成用于所述多个换能器的底板以及用于所述印刷头喷射器叠摞的膜片。
3.如权利要求1所述的方法，还包括: 在所述半导体衬底上形成蚀刻终止层； 在所述蚀刻终止层上形成所述金属层；以及 在蚀刻所述半导体衬底期间，使用所述蚀刻终止层作为蚀刻终止。
4.如权利要求1所述的方法，还包括: 在所述半导体衬底上形成有图案的光刻胶层；以及 使用所述有图案的光刻胶层执行所述蚀刻所述半导体衬底，以图案化所述半导体衬底，从而形成用于所述印刷头喷射器叠摞的主板。
5.如权利要求4所述的方法，还包括: 在所述多个换能器顶部电极上以及在相邻换能器之间形成电介质间隙层； 蚀刻所述电介质间隙层，以暴露所述多个换能器顶部电极； 在所述电介质间隙层上形成覆盖金属层，以电接触所述多个换能器顶部电极； 使用光刻技术在所述覆盖金属层上形成有图案的掩膜；以及蚀刻所述覆盖金属层，以形成多个迹线和多个焊盘，所述多个迹线和所述多个焊盘电耦合到所述多个换能器，其中每个换能器通过所述多个迹线和所述多个焊盘可被独立访问。
6.一种印刷头喷射器叠摞，所述印刷头喷射器叠摞包括多个换能器，其中所述印刷头喷射器叠摞包括: 半导体衬底主板； 膜片，所述膜片覆盖在所述半导体衬底主板上； 有图案的压电层，所述有图案的压电层覆盖在所述膜片上；以及 有图案的导电层，所述有图案的导电层覆盖在所述有图案的压电层上， 其中所述膜片包括所述多个换能器的导电底部电极，所述有图案的压电层包括用于所述多个换能器的多个压电元件，以及所述有图案的导电层包括用于所述多个换能器的多个顶部电极。
7.如权利要求6所述的印刷头喷射器叠摞，还包括: 多个导电焊盘，一个导电焊盘电耦合到所述多个换能器中的每个换能器；以及 多个导电迹线，一个迹线电耦合到所述多个焊盘中的每个导电焊盘，其中所述多个导电焊盘和所述多个导电迹线为化学气相沉积(CVD)金属和溅射金属中的每一个。
8.如权利要求7所述的印刷头喷射器叠摞，还包括: 专用集成电路(ASIC)，所述专用集成电路通过物理方式连接到所述半导体衬底并且与用于所述多个换能器的所述多个顶部电极电耦合。
9.一种印刷机,包括: 印刷头，所述印刷头包括印刷头喷射器叠摞，所述印刷头喷射器叠摞包括: 多个换能器； 半导体衬底主板； 膜片，所述膜片覆盖在所述半导体衬底主板上； 有图案的压电层，所述有图案的压电层覆盖在所述膜片上；以及 有图案的导电层，所述有图案的导电层覆盖在所述有图案的压电层上， 其中所述膜片包括所述多个换能器的导电底部电极，所述有图案的压电层包括用于所述多个换能器的多个压电元件，以及所述有图案的导电层包括用于所述多个换能器的多个顶部电极； 印刷机外壳，所述印刷机外壳围绕所述印刷头。
10.如权利要求9所述的印刷机，其中所述喷射器叠摞还包括: 多个导电焊盘，一个导电焊盘电耦合到所述多个换能器中的每个换能器；以及 多个导电迹线，一个迹线电耦合到多个焊盘中的每个导电焊盘， 其中所述多个导电焊盘和所述多个导电迹线为化学气相沉积(CVD)金属和溅射金属中的每一个。
全文摘要
一种包括喷射器叠摞的印刷头，所述印刷头可以通过使用半导体设备制造技术形成。覆盖金属层、覆盖压电元件层、以及覆盖导电层可以在诸如半导体晶片或者晶片部分等半导体衬底上形成。所述压电元件层和所述覆盖导电层可以通过图案化来分别提供多个换能器压电元件和顶部电极，而金属层形成用于所述多个换能器的底部电极。随后,半导体衬底可以通过图案化形成用于印刷头喷射器叠摞的主板。通过使用半导体设备制造技术形成印刷头喷射器叠摞可以提供具有小特征尺寸的高分辨率设备。
文档编号B41J2/14GK103112253SQ2012104394
公开日2013年5月22日 申请日期2012年11月6日 优先权日2011年11月10日
发明者彼得·J·奈斯特龙, 比乔伊罗伊·萨胡 申请人:施乐公司